前言

各工法设计限制详解

铸造 (Casting)
铸造是将液态金属注入模具成形，其精度与细节限制主要受金属流动性与冷却行为影响。

• 砂模铸造 (Sand Casting)：这是精度最低的铸造方式 (约 ISO 8062 CT9-CT11 等级)。由于砂模强度较差，其设计限制也最严格：壁厚至少需达到 5-10 mm，内角 R 角也需要 R ≥ 1.5-3 mm。

• 壳型铸造 (Shell Mold Casting)：精度优于砂模 (约 CT8-CT10)，壁厚可稍微减薄至 4-8 mm，但 R 角限制与砂模类似。

• 重力/低压铸造 (Gravity/Low-Pressure Casting)：精度更高 (约 CT6-CT8)，能制作更精细的结构。壁厚可缩减至 3-4 mm，内角 R 角也可达到 R ≥ 0.5-1.5 mm。

• 高压压铸 (Die Casting)：这是铸造中精度最高的工法 (约 CT5-CT6)，能达到局部 ±0.05 mm 的高精度。它可以实现非常薄的壁厚（铝件约 1.2-2.0 mm），以及非常小的内角 R 角 (R ≥ 0.25-0.5 mm)。

锻造 (Forging)
锻造是透过压力使固态金属变形，其精度不如压铸 (热锻约 IT12-IT13)。为了让材料顺利流动并方便脱模，需要较大的 R 角 (R ≥ 2-3 mm) 和拔模角度。

板材/管材成形 (Sheet Metal Forming)
此工法的精度通常在 ±0.1–0.2 mm。其壁厚直接取决于原始板材的厚度。内角的限制则与制程有关，例如冲压的 R 角需大于板厚 (R ≥ t)，弯管的半径则需大于管径的 1-1.5 倍 (R ≥ 1-1.5D)。

金属粉末射出成型 (MIM)
MIM 能实现非常精细的设计，壁厚可薄至 0.5–1.5 mm，内角 R 角可小至 R ≥ 0.2–0.5 mm。其尺寸公差通常以百分比计，约为 ±0.3–0.5%。

CNC 加工
CNC 加工的精度非常高 (可达 IT7-IT9)。理论上壁厚和 R 角没有绝对的极限，完全取决于刀具的尺寸和机台的稳定性。一般而言，为兼顾刚性与成本，薄壁常建议 ≥ 0.8–1.2 mm。

关键概念

• 尺寸精度 (Dimensional Accuracy)：指加工后成品的实际尺寸与设计图面尺寸的符合程度。通常以公差等级（如 ISO 8062 CT9）或公差范围（如 ±0.1 mm）来表示。等级数字越小，或公差范围越窄，代表精度越高。
• 内角最小半径 (R角)：指零件内侧角落所能加工出的最小圆弧半径。铸造、锻造等工艺需要足够的 R 角来帮助金属液体流动、减少应力集中并方便脱模。
• 最薄壁厚 (Minimum Wall Thickness)：指在不产生缺陷（如铸造的冷隔、充填不足）的前提下，零件所能达到的最小厚度。过薄的设计会显著增加生产难度与不良率。

结论

从上可知，精度越高的工法（如压铸、CNC），其能实现的最小壁厚和 R 角也越小，设计自由度越大，但通常也伴随着较高的模具或单件成本。反之，像砂模铸造这样的低成本方案，则需要在壁厚与 R 角设计上预留更宽裕的空间。在设计初期就将这些限制纳入考量，能有效避免后续的设计变更，确保产品顺利量产。